카복시헤모글로빈

Carboxyhemoglobin
카복시헤모글로빈
A heme unit of human carboxyhaemoglobin, showing the carbonyl ligand at the apical position, trans to the histidine residue.[1]
이름
선호 IUPAC 이름
카보닐헤모글로빈
기타 이름
카복시헤모글로빈
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
Infobox 참조 자료

카복시헤모글로빈 또는 카복시헤모글로빈(Carboxyhemoglobin, carboxyhaemoglobin, symbol COHb 또는 HbCO)은 일산화탄소와 접촉하면 적혈구에서 형성되는 일산화탄소와 헤모글로빈(Hb)의 안정적인 복합체다. 카복시헤모글로빈은 종종 이산화탄소(카복실)와 헤모글로빈의 조합에 의해 형성된 화합물로 오인되는데, 실제로 카바미노헤모글로빈이다. 카복시헤모글로빈 용어는 일산화탄소가 고대 이름인 카본산화물(carboxyhemoglobin)으로 알려졌을 때 생겨났다. IUPAC 명칭은 카보닐헤모글로빈이다.[2][3][4]

평균 비흡연자는 전신 카복시헤모글로빈 수치를 3% COHb 이하로 유지하는 반면 흡연자는 10% COHB에 근접한다.[4] 카복시헤모글로빈 허용오차의 생물학적 임계값은 15% COHb이며, 이는 독성이 이 농도를 초과하는 수준에서 일관되게 관찰된다는 것을 의미한다.[5] FDA는 이전에 일산화탄소의 치료 가능성을 평가하는 특정 임상 실험에서 14% COHb의 임계값을 설정했다.[6]

내생성 일산화탄소 생산

생물학에서 일산화탄소는 자연적으로 많은 효소 및 비효소 경로를 통해 생성된다.[7] 가장 광범위하게 연구되는 경로는 헤모글로빈 분해를 촉진하기 위해 비장에 중요한 활동과 함께 온몸에 발생하는 헤메 산소효소에 의한 헤메의 대사다. 따라서 heme은 카복시헤모글로빈의 경우 일산화탄소를 운반하거나, 일산화탄소를 생성하기 위해 효소성 카타볼리즘을 겪을 수 있다.

일산화탄소는 1993년 신경전달물질로 특징지어졌으며 이후 가스전송체로 하위 분류되었다.[4]

대부분의 내생성 일산화탄소는 카복시헤모글로빈으로 저장된다. 기체는 주로 폐 분비를 겪지만, 미량의 양은 특정 사이토크롬에 의해 이산화탄소로 산화되거나, 거주자 마이크로바이오타에 의해 대사되거나, 경피 확산에 의해 배출될 수 있다.[4][7]

일산화탄소에 대한 헤모글로빈의 친화성

평균 적혈구는 2억 5천만 개의 헤모글로빈 분자를 포함하고 있다.[7] 헤모글로빈은 4개의 보철혈구 그룹(헤메오글로빈이라는 이름)이 있는 글로빈 단백질 단위를 포함하고 있다. 각 헤미는 1개의 기체 분자(산소, 일산화탄소, 시안화합물 등)[8]와 역적으로 결합할 수 있기 때문에 일반적인 적혈구는 최대 10억 개의 가스 분자를 가지고 있을 수 있다. 일산화탄소와 헤모글로빈의 결합은 되돌릴 수 있기 때문에 카복시헤모글로빈으로 운반되는 일산화탄소의 20%가 원격 조직에서 분리될 수 있는 것으로 추정된다.[7]

산소에 비해 일산화탄소는 약 240배 높은 친화력으로 결합되지만 [9][4]헤모글로빈에 대한 일산화탄소의 친화력은 종과 종 내에서 모두 다르다. 1950년대에 에스더 킬릭은 성인과 태아 혈통의 일산화탄소 친화력 차이, 인간과 양의 차이를 가장 먼저 인식한 사람들 중 한 명이었다.[4] 무리내 종의 COHB 반감기는 일반적인 인간의 경우 300분에 비해 20분이다(아래 독성역동학 참조).[4] 그 결과, 대사 운동학, 혈액 포화 지점 및 일산화탄소 노출에 대한 내성이 종마다 다르며, 일산화탄소 중독의 독성학 및 저선량 치료 프로토콜의 약리학과 관련된 데이터 불일치로 이어질 가능성이 있다.[4]

인간에서 Hb-Kirklareli 돌연변이는 산소보다 일산화탄소에 대한 상대적 친화력이 8만 배 더 높아서 전신 카르복시헤모글로빈이 COHb 16%의 지속적 수준에 도달하게 된다.[5] 일부 심해 포유류 종은 만성적인 흡연자 수위와 비슷한 수준의 일산화탄소 농도를 혈액 속에 함유하고 있는 것으로 알려져 있다.[10] 이러한 일산화탄소 수치는 생리적 잠수 반응과 관련된 허혈/재순환 사건과 관련된 부상을 예방하는 데 도움이 될 수 있다고 믿으며,[11] 이와 유사하게 흡연자의 높아진 수준이 흡연자의 역설의 기초가 될 것으로 제안되어 왔다.[4] 흡연과 같이 일산화탄소와 카복시헤모글로빈에 장기간 노출되면 적혈증이 발생한다.[4] 게다가, 인간은 에스더 킬릭이 보고한 결과에 근거하여 일산화탄소의 독성 수준에 적응할 수 있다.[4]

다른 혈단백질들에 걸친 구조적 변화와 돌연변이도 마찬가지로 CYP3A 계열이 일산화탄소의 억제 효과에 상대적으로 덜 영향을 받는 사이토크롬 P450에 의해 예시된 것처럼 헴 보철물 그룹과의 일산화탄소 상호작용에 영향을 미친다.[4]

역사

밝은 붉은 피부 안색은 일반적으로 카복시헤모글로빈 수치 상승과 관련이 있다. 일산화탄소가 내생적으로 존재한다는 증거는 1570년경 만투아에서 숯가스로 사망한 희생자들을 부검한 마르첼루스 도나토로 거슬러 올라간다.[4] 1600년대 요한 야콥 웨퍼(Johann Jakob Wepfer)와 M에 의해 기록된 바와 같이 붉은 안색과 관련된 유사한 발견이 나중에 나타났다. 1700년대 후반의 앙투안 포탈.[4]

Phlogiston 이론은 18세기 Joseph Priestley가 Phlogiston을 동물의 피에 의해 운반되는 세포 폐기물이라고 의심한 것에 의해 예시된 내생성 카르복시모글로빈의 첫 화학적 설명의 미량이다.[4]

토마스 베도스, 제임스 와트, 험프리 데이비, 제임스 린드, 그리고 많은 다른 사람들은 18세기 후반에 사실적인 방송을 흡입하는 치료적 잠재력을 조사했다. 실험한 가스들 중에서 탄화수소산은 상당한 관심을 받았다. 탄화수소산염은 코크스 위로 증기를 통과시켜 발생하는 물 가스로, 이 과정에서 일산화탄소와 수소가 발생하며, 일부는 프롤지스톤이 함유된 것으로 간주했다. 베도스와 와트는 1793년에 탄화수소가 정맥혈을 밝게 했다. 와트는 석탄 가스가 혈액 속 산소에 대한 해독제로 사용될 수 있다고 제안했고 베도스와 와트는 마찬가지로 탄화수소가 1796년에 산소보다 동물성 섬유에 더 큰 친화력을 가지고 있다고 추측했다.[4]

1800년 윌리엄 크룩생크에 의해 일산화탄소가 발견된 후, 요한 ö밍(1803)과 존 보스토크(1804)는 일산화탄소가 적재된 심장에 혈액이 되돌아와 호기 전에 폐의 이산화탄소로 산화될 것이라는 가설을 세웠다.[4] 이후 1854년, Adrien Chenot도 마찬가지로 일산화탄소가 혈액에서 산소를 제거하고 몸 안에서 이산화탄소로 산화될 수 있다고 제안했다.[4] 카복시헤모글로빈 형성의 맥락에서 일산화탄소 중독의 메커니즘은 1846년에 시작하여 1857년에 출판된 회고록에서 특히 "동맥혈이 정맥이 되는 것을 방지한다"[4]는 표현을 한 클로드 버나드에게 널리 알려져 있다. 펠릭스 호페-세일러는 다음 해에 이와 유사한 결론을 독자적으로 발표했다.

첫번째 분석 법 일산화 탄소 혈색소를 감지하기 위해 1858년에 비색 법 펠릭스 Hoppe-Seyler에 의해 개발되고, 첫번째 양적 분석 법 1880년에 요제프 폰의 포더와 동시에 나타났다 나왔다.[4]

분석검출방법

역사적으로, 일산화 탄소 혈색소 탐지 비색 분석, 화학적 반응성, 분광 광도 법, 가스 정량과 열전 탐지 방법으로 성취되었다.[4] 가스 크로마토 그래피 분석 1961년과 유적이 널리 사용되는 방법 나왔다.[4]

Modern methods include pulse oximetry with a CO-oximeter, and a variety of other analytical techniques.[12] 따라서 경제적 빠른 탐지 기술 개발에 여전히 대부분의 방법 실험실 장비, 숙련된 기술자나 값 비싼 전자 제품이 필요하다.

는 일산화 탄소 혈색소 수치와 관련된 것 2호흡을 일산화 탄소는 또 다른 탐지 방법.[13]

일산화탄소 중독

주요 기사:일산화 탄소 중독이다.

이후 원시 조상들 처음 불 졌고 일산화 탄소 중독, 또한 carboxyhemoglobinemia,[14][15]로 알려진 인류 괴롭혀 왔습니다. 근대에는 독극물 진단하는데 있어, 일산화 탄소 혈색소 데이터 어시스트입니다. 그러나 일산화 탄소 혈색소 수치가 반드시 일산화 탄소 중독의 증상과 관련이 없다.[16] 일반적으로 30%COHb 심각한 일산화 탄소 중독으로 간주된다.[4] 가장 높은 보도했다 나왔는데 치명적인 일산화 탄소 혈색소 수치가 73%COHb.[4]

호흡

기체 교환은 필수적인 프로세스에 많은 생물체들은 항상성을 유지해야 한다. 지구의 대기의 약 20%에도 산소는 차지한다. 호흡의 공기를 들이마시는 산소 호흡에 산소를 보어 효과와 홀데인 효과를 통해 휴대 배설물 이산화 탄소를 내쉬기(그리고 아마도 지역 낮은 산소 분압 예를 들어 적극적인 근육)[17]세포 공급하는 것이 중요하다 논란의 여지는 있지만 좀 더 비판적인 측면이다. 반면 몸 저산소증(비록 뇌, 심장, 간과 신장이 훨씬 적골격근보다 관대한 한 일반적으로 무산소 운동에서 발생하고,)의 짧은 시간 동안 견뎌 낼 수 있는 실패 이산화 탄소를 배출하기 위해서는 호흡 산증(의미 체액과 혈액도 그에 따라 항상성에 영향을 미치는 산성 화가 되)를 일으킬 수 있다.[18] 산소의 부재에서, 세포들이 만일 장기간 크게 젖산 대사 산증으로 연결을 증가시킬 수 있지만 혐기성 호흡을 할 수 있다.[19]

체계적 가스 교환의 분자 메커니즘의 간략한 개요를 제공하기 위해, 공기를 흡입했을 때 헤모글로빈의 단백질 단위에 산소 결합을 유발하여 다른 헤모글로빈의 추가 산소를 결합할 수 있다고 널리 생각되었다. 세포에 도착하자마자, 산소는 탄산 무수화효소를 통해 이산화탄소 폐기물이 탄산으로의 생물역량 형성이 증가함에 따라 발생하는 국부 pH('산소' 양성자/수소 이온의 비교적 높은 농도를 의미)의 "산소화"로 인해 조직으로 방출된다. 즉, 산소화된 동맥혈은 산도가 낮은 pH에 기반하여 감응/조합화된 아미노산 잔류물(아민에 관한 것)이 있는 "헤모글로빈 R-상태"의 세포에 도달한다(동맥혈은 평균 pH 7.407인 반면 정맥혈은 pH 7.371에서[20] 약간 더 산성이 높다). 헤모글로빈의 "T-상태"는 부분적으로 산성 환경에 의한 양성/이온화로 인해 정맥혈에서 탈산되어 산소 결합에 적합하지 않은 순응을 초래한다(즉, 세포에 도착하는 즉시 산소가 '배출된다'). 게다가 카바미노헤모글로빈 형성을 위한 메커니즘은 양성자/이온화된 탈산소 헤모글로빈을 더욱 안정화할 수 있는 추가적인 수소 이온을 생성한다. 폐로 정맥혈이 되돌아오고 이후 이산화탄소가 배출되면 혈액은 "산소 제거"(또한: 과호흡)되어 동맥혈로의 전환의 일환으로 산소 결합을 재활성화한다(이 과정은 화학수용체 및 기타 생리체의 관여로 인해 복잡하다는 점에 유의한다).외과적 기능. 일산화탄소 중독은 이러한 생리적인 과정을 방해하기 때문에 중독 환자의 정맥혈은 카보닐/일산화탄소가 보존되기 때문에 동맥혈과 유사한 밝은 빨간색이다.[4]

독성 농도에서 일산화탄소인 카복시헤모글로빈은 세포로의 산소 획득과 공급을 동시에 억제하고 이산화탄소 수출의 약 30%를 차지하는 카바미노헤모글로빈의 형성을 방지하여 호흡과 가스 교환을 현저하게 방해한다.[21] 따라서 일산화탄소 중독으로 고통 받는 환자는 셀룰러 기계에 영향을 미치는 수많은 혈단백질, 금속 및 비금속 표적들에 대한 일산화탄소 결합의 독성에 더하여 심각한 저산소증과 산도증을 경험할 수 있다.[7]

독성역동학

정상적인 대기 조건 하의 일반적인 공기에서, 일반적인 환자의 카복시헤모글로빈은 약 300분 정도의 반감기를 가진다.[4] 이 시간은 고유량 순산소 투여 시 90분으로 단축할 수 있으며, 에스더 킬릭이 처음 확인한 이산화탄소 5%를 산소로 투여할 경우 시간이 더욱 단축된다.[4] 또한 고압실에서의 치료는 카르복시헤모글로빈의 반감기를 30분으로[4] 줄이는 보다 효과적인 방법이며, 산소가 생물학적 액체에 용해되어 조직에 전달되도록 한다.[citation needed]

보조 산소는 카복시헤모글로빈의 헤모글로빈 분해를 촉진하기 위해 르 샤틸러의 원리를 이용한다.[22]

HbCO + O2 ⇌ Hb + CO + O2 ⇌ HbO2 + CO

카르복시헤모글로빈제약

일산화탄소가 치료 잠재력을 갖게 된 만큼, 제약의 노력은 일산화탄소를 방출하는 분자와 선택적 헤메 산소효소 유도제의 개발에 집중해왔다.[23]

약물 전달의 대안적 방법은 현재 임상 발달이 늦은 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 염기성 소 카르복시헤모글로빈에 일산화탄소를 고정시키는 것이다. 마찬가지로, 말레미드 PEG가 결합한 인간 카복시헤모글로빈은 이전에 제약 개발의 대상이 되었다.[24]

참고 항목

참조

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외부 링크